زیست فناوری

چکیده اهداف: متانوتروف‌ها میکروارگانیسم‌هایی هستند که با استفاده از متان به‌عنوان منبع کربن و انرژی، نقش مهمی در چرخه زیستی کربن دارند و به‌دلیل توان بالای تولید پروتئین تک‌یاخته‌ای، گزینه‌ای ارزشمند در صنایع زیستی محسوب می‌شوند. در این پژوهش، به بررسی افزایش تولید زیست‌توده در شرایط هوازی و غیرهوازی برای سه گونه متانوتروف، Methylococcus capsulatus (Bath)، Methylomicrobium album BG8 و Methanoperedens nitroreducens در محیط in silico پرداخته شده است.
مواد و روش‌ها: ابتدا مدل‌های متابولیکی این میکروارگانیسم‌ها (iMcBath، iJV803 و iMN22HE) بازسازی و با استفاده از جعبه‌ابزار COBRA در محیط MATLAB تحلیل شدند. انتخاب واکنش‌های اصلاح‌شده بر اساس تحلیل حساسیت شار و مرور منابع علمی مرتبط با نقاط کلیدی در مسیر اکسیداسیون متان و متابولیسم نیتروژن صورت گرفت. سپس، آنالیز شار متابولیکی (FBA) با هدف ارزیابی زیست‌توده در حالت پایه و بهینه‌سازی شده انجام و به مقایسه نتایج با یکدیگر پرداخته شد. یافته‌ها: نتایج نشان داد که پس از تغییرات متابولیکی اعمال شده، میزان شار زیست‌توده Methylococcus capsulatus، Methylomicrobium album و Methanoperedens nitroreducens نسبت به حالت پایه، به ترتیب ۲.۸، ۱.۹۴ و ۱.۲۵ برابر افزایش یافت. همچنین نتایج، تحلیل حساسیت و تغییرپذیری شار نشان دادند که نتایج مدل نسبت به تغییر در نرخ جذب سوبسترا پایدار است. نتیجه‌گیری: با توجه به افزایش چشمگیر زیست‌توده Methylococcus capsulatus (Bath) و برخورداری از کاربردهای زیستی و صنعتی شناخته‌شده، و نیز در اختیار داشتن فناوری کشت آن نسبت به سایر متانوتروف‌ها، پیشنهاد می‌شود تغییرات متابولیکی این مدل در محیط آزمایشگاهی بررسی شود تا به کاربردهای زیستی و صنعتی بیشتری دست یابد.